文献类型：期刊文章

作　　者：付俊杰[1] 林潇坤[1] 温广辉[1]

FU Junjie;LIN Xiaokun;WEN Guanghui(Department of Systems Science,School of Mathematics,Southeast University,Nanjing 210096,China)

机构地区：[1]东南大学数学学院系统科学系,江苏南京210096

出　　处：《机器人》

基　　金：国家自然科学基金(62173085,62325304,U22B2046,62073079);江苏省基础科学中心项目(BK20233002)。

年　　份：2025

卷　　号：47

期　　号：1

起止页码：85-98

语　　种：中文

收录情况：BDHX、BDHX2023、核心刊

摘　　要：在多固定翼无人机编队跟踪控制问题中,系统地处理输入饱和约束、外界输入扰动以及无人机间避碰安全约束存在着挑战。针对这些挑战,本文提出了一种基于高阶控制障碍函数方法的分布式鲁棒避障协同编队控制律。首先,在不考虑避障约束的情况下,设计了一种满足输入和速度约束的多固定翼无人机标称鲁棒编队跟踪控制律。该标称控制律基于滑模控制方法,能够在有界输入扰动影响下实现精准的编队跟踪控制。然后,针对无人机之间的避障要求以及无人机与障碍物之间的避障要求,分别设计了考虑输入约束的改进高阶控制障碍函数,并基于不变集理论,推导了存在外界输入扰动情况下的线性控制输入避障约束条件。最后,基于标称编队跟踪控制律和鲁棒控制输入避障约束条件,为各固定翼无人机构造了一个局部二次规划问题,并通过求解该问题得到最终的鲁棒避障安全编队跟踪控制律。仿真实例表明,本文设计的控制律相较于不考虑外界输入扰动的控制律而言可以有效地处理扰动,相较于基于势函数方法的控制律而言减轻了系统产生的震颤并且更好地处理了无人机的速度约束,相较于基于分布式MPC(模型预测控制)方法的控制律而言在计算时间方面有了显著提升。上述结果验证了所设计控制律的创新性和有效性。

关 键 词：多固定翼无人机  输入及速度约束  分布式协同避障  高阶控制障碍函数  鲁棒编队跟踪  

分 类 号：V27]